PVDF_GO-g-PNIPAAm温敏膜的制备及性能研究

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1、硕士学位论文PVDF/GO-g-PNIPAAm温敏膜的制备及性能研究PREPARATIONANDPERFORMANCEOFTHETHERMO-SENSITIVEMEMBRANEOFPVDF/GO-g-PNIPAAM蔚根花哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TQ051.893学校代码：10213国际图书分类号：543密级：公开理学硕士学位论文PVDF/GO-g-PNIPAAm温敏膜的制备及性能研究硕士研究生：蔚根花导师：孟祥丽副教授申请学位：理学硕士学科：化学所在单位：化工与化学学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈

2、尔滨工业大学ClassifiedIndex:TQ051.893U.D.C:543DissertationfortheMasterDegreeinSciencePREPARATIONANDPERFORMANCEOFTHETHERMO-SENSITIVEMEMBRANEOFPVDF/GO-g-PNIPAAMCandidate：YuGenhuaSupervisor：A.P.MengXiangliAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：ChemistrySchoolofChe

3、mistryandChemicalAffiliation：EngineeeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要膜分离技术具有耗能低、无相变、分离效率高、无二次污染及易与其它技术集成等独特优点。相对于传统的分离方式，它的应用范围相对广泛，但由于传统的分离膜功能单一，已经远远不能满足人们的需求，因而新型多功能的智能分离膜便应运而生。温度敏感性智能膜是一种能够对环境温度的

4、变化做出敏感反应且进行自我调节的新型智能膜，当膜所处的环境温度发生变化时，膜孔形状及渗透速率等随之发生改变。聚偏氟乙烯膜具有良好的化学稳定性、耐热性能及较好的机械强度，而且价格便宜，成膜性能好，因此，广泛应用于工业分离领域，但是由于PVDF膜的表面能低，疏水性强。用于分离时，会导致液体中的憎水性物质在膜表面吸附，因而可以通过掺杂亲水性的无机纳米粒子来对PVDF膜进行改性。在改性材料中氧化石墨烯（GO）因其独特的结构与较好的亲水性而备受关注。但由于直接将GO与基膜材料共混，相容性差且GO容易发生团聚。将GO先与具有温敏性的N-异丙

5、基丙烯酰胺（NIPAAm）接枝形成具有温敏性能的纳米粒子GO-g-PNIPAAm再与基膜材料共混，这样既有利于GO与基膜材料的相容性，又赋予了基膜材料温度敏感的特性。本文主要通过原子转移自由基聚合法（ATRP）将温敏性单体N-异丙基丙烯酰胺接枝到氧化石墨烯（GO）上，合成具有温敏性能的纳米粒子GO-g-PNIPAAm，再采用浸没沉淀相转化法制备共混膜。其中，N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）作为铸膜溶剂，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为添加剂，凝固浴为蒸馏水。将不同掺杂量的聚合物纳米粒子与PVDF共混，在最佳制备工艺条件下（PVDF含量

6、20wt%、PVP含量3wt%、凝固浴温度30℃）制备具有温敏性的PVDF超滤膜；并将不同接枝率的纳米粒子与PVDF共混成膜，通过对超滤膜的温度敏感性、孔隙率、膜结构、抗污性能及机械强度等多方面性能进行综合表征考察，得出最佳添加量。综合表明，在PVDF基膜材料中掺杂GO-g-PNIPAAm后，超滤膜的综合性能均得到了改善，且基膜中掺杂的纳米粒子的接枝率为13%，掺杂量为0.2wt%时，超滤膜的温敏性、抗污染性能以及亲水性的改善最为明显。关键词：聚偏氟乙烯；超滤膜；GO-g-PNIPAAm；原子转移自由基聚合；温敏性I哈尔滨工业大

7、学理学硕士学位论文AbstractMembraneseparationtechnologyhastheuniqueadvantagesoflowenergyconsumption,nophasechange,highseparationefficiency,nosecondarypollutionandeasyintegrationwithothertechnologies.Comparedwiththetraditionalseparationmethod,ithasarelativelywiderangeofapplicat

8、ions,butbecauseofthesinglefunctionoftraditionalseparationmembranehasbeenfarfromsatisfyingtheneedsofpeople,sothenewmulti-functionali